JPH11302409A - ガス透過性シート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光の透過性が良好で、硬度、強度等の機械的特
性に優れ、高いガス透過性を有するガス透過性シートを
提供する。このガス透過性シートは、細胞の培養等に好
適である。 【解決手段】本発明のガス透過性シートは、酸素透過係
数が少なくとも５×１０^-10 ｍｌ・ｃｍ／ｃｍ²・ｓｅ
ｃ・ｃｍＨｇ、ショア−Ｄ硬度が少なくとも２０のガス
透過性シートで、このガス透過性シートは、好ましく
は、Ａ．三官能イソシアナート、Ｂ．重合性の二重結合
と活性水素とを有する単量体、およびＣ．活性水素を有
する官能基で変性されたポリジメチルシロキサンからな
るマクロマーと、Ｄ．重合成の二重結合を有する疎水性
単量体との共重合体からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス透過性シート
に関するものである。さらに詳しくは、光の透過性がよ
く高強度で、細胞培養に好適なガス透過性シートに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガス透過性シートは、例えば、細
胞培養シートなどに使用されており、このような用途に
用いられているガス透過性シ−トにはシリコーンシ−ト
が使用されてきた。

【０００３】しかしながら、シリコーンシートは、ガス
を透過する反面、光の透過性が悪く、シリコーンシート
内で細胞培養を行なう際、細胞の成長を抑制することが
ある。また、ガスを十分に透過させるためには、薄手の
シリコーンシートを使用する必要があるが、薄手のシリ
コーンシートでは、柔らかく強度も低いため扱いに注意
が必要で使用に困難性が伴う。

【０００４】そこで本発明者等は、上記の課題解決のた
めに鋭意検討を重ね、シート、特に、細胞の培養用シー
トとして、ガスの透過性、光の透過性が良く、硬度の大
きい素材、例えるなら、ガス透過性ハードコンタクトレ
ンズ等を構成する素材を用いることに着目し、本発明に
到達した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
のような問題のない、光の透過性が良好で、硬度および
強度等の機械的特性に優れ、高いガス透過性を有するガ
ス透過性シートを提供することにある。

【０００６】本発明の他の目的は、細胞培養に好適なガ
ス透過性シートを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成せんとするものであって、本発明のガス透過性シート
は、酸素透過係数が少なくとも５×１０^-10 ｍｌ・ｃｍ
／ｃｍ²・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ、ショアーＤ硬度が少なく
とも２０であることを特徴とするもので、このガス透過
性シートは細胞の培養に好適に用いられる。

【０００８】また、本発明のガス透過性シートは、好ま
しくは、下記Ａ、ＢおよびＣ成分の反応により得られる
マクロマーと下記Ｄ成分との共重合体からなるものであ
る。

【０００９】Ａ．三官能イソシアナート Ｂ．重合性の二重結合と活性水素とを有する単量体 Ｃ．下記一般式(1)

【化４】 または下記一般式(2)

【化５】 ［式中、ｌ、ｍは０〜２００の整数、ｎは１〜２００の
整数、Ｒは−（ＣＨ₂）_P ＯＨ、−（ＣＨ₂）_P ＮＨ_{2 、}−
（ＣＨ₂ ）_P ＳＨ、−（ＣＨ₂ ）_P −ＣＯＯＨ、−（Ｃ
Ｈ₂ ）_s Ｏ−（ＣＨ₂ ＣＨ₂ Ｏ）_t −Ｈ、または下記一
般式(3)

【化６】 （ただし、ｐは１〜３０の整数、ｑ，ｒは０〜３０の整
数、ｓは１〜２５の整数、ｔは０〜３０の整数）］であ
らわされる活性水素を有する官能基で変性されたポリジ
メチルシロキサン Ｄ．重合性の二重結合を有する疎水性単量体 また、本発明においては、前記マクロマーにおけるＡ、
ＢおよびＣ成分の反応割合が、それぞれＡ：１〜４０重
量％、Ｂ：１〜４０重量％、Ｃ：２０〜９８重量％であ
り、さらに前記共重合体におけるＤ成分の割合が２０〜
８０重量％であることが好ましい態様として含まれる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明者等は、細胞の培養用シー
トとして、ガスの透過性、光の透過性がよく、硬度の高
い素材、具体的には、ガス透過性ハードコンタクトレン
ズを構成する素材に着目し、酸素透過係数が少なくとも
５×１０^-10ｍｌ・ｃｍ／ｃｍ²・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ以
上、ショアーＤ硬度が少なくとも２０以上である樹脂シ
ートが、ガス透過性、光透過性がよく、硬いことが求め
られる細胞の培養時のシート等に有効に役立てることが
可能であることを見いだした。

【００１１】その素材樹脂の例としては、ポリジメチル
シロキサンを含有するマクロマーと１種あるいは２種以
上の重合性の二重結合を有する疎水性単量体との共重合
物が挙げられる。以下、本発明について具体的に説明す
る。

【００１２】本発明で、好ましく用いられる共重合体
は、下記Ａ、ＢおよびＣの反応により得られるマクロマ
ーと、下記Ｄ成分とを共重合させることにより得られ、
この共重合体を用いて、光の透過性が良く、高強度で高
いガス透過性を有するシートとすることができる。

【００１３】Ａ．三官能イソシアナート Ｂ．重合性の二重結合と活性水素とを有する単量体 Ｃ．下記一般式(1)

【化７】 または下記一般式(2)

【化８】 ［式中、ｌ、ｍは０〜２００の整数、ｎは１〜２００の
整数、Ｒは−（ＣＨ₂）_P ＯＨ、−（ＣＨ₂）_P ＮＨ_{2 、}−
（ＣＨ₂ ）_P ＳＨ、−（ＣＨ₂ ）_P −ＣＯＯＨ、−（Ｃ
Ｈ₂ ）_s Ｏ−（ＣＨ₂ ＣＨ₂ Ｏ）_t −Ｈ、または下記一
般式(3)

【化９】 （ただし、ｐは１〜３０の整数、ｑ，ｒは０〜３０の整
数、ｓは１〜２５の整数、ｔは０〜３０の整数）］であ
らわされる活性水素を有する官能基で変性されたポリジ
メチルシロキサン Ｄ．重合性の二重結合を有する疎水性単量体。

【００１４】本発明の共重合体における各構造単位の重
合構造は、ブロックおよびランダムのいずれでもよい。

【００１５】本発明において、好ましく用いられるＡ成
分の三官能イソシアナートは、重合性の二重結合と活性
水素を有する単量体、および、活性水素を有する官能基
で変性されたポリジメチルシロキサンと反応して、その
変性ポリジメチルシロキサンの両末端あるいは側鎖に重
合性の二重結合を導入し、Ｄ成分の疎水性単量体との共
重合が行なわれるようにするために用いられるものであ
る。このような三官能イソシアナートとしては、２，６
−ジイソシアナートカプロン酸−β−イソシアナートエ
チルエステルをはじめとするリジンから誘導されるトリ
イソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナートのビ
ュ−レット結合体やイソシアヌル酸結合体およびトリメ
チロールプロパンとのアダクト、トルイレンジイソシア
ナートのトリメチロ−ルプロパンとのアダクトやイソシ
アヌル酸結合体、イソホロンジイソシアナートのトリメ
チロールプロパンとのアダクトやイソシアヌル酸結合
体、トリス−（ｐ−イソシアナートフェニル）チオフオ
スフアイト等が挙げられるが、本発明ではこれらに限定
されない。本発明においては、なかでも２，６−ジイソ
シアナートカプロン酸−β−イソシアナートエチルエス
テルが特に好ましく用いられる。Ａ成分としてこれらの
単量体は、１種または２種以上用いることができる。

【００１６】また、本発明で好ましく用いられる、Ｂ成
分の重合性の二重結合と活性水素とを有する単量体とし
ては、上述のように、変性ポリジメチルシロキサンの両
末端あるいは側鎖に重合性の二重結合を導入することが
できるものなら何でもよく、例えば、以下のような単量
体を挙げることができる。

【００１７】（１）（メタ）アクリル酸、マレイン酸、
フマル酸、イタコン酸などの不飽和カルボン酸のヒドロ
キシアルキルエステル （２）（メタ）アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イ
タコン酸などの不飽和カルボン酸 （３）マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などの不飽和
ジ−またはトリ−カルボン酸のモノ−またはジ−アルキ
ルエステル （４）（メタ）アクリルアミド （５）ヒドロキシアルキルビニルエ−テルやアミノアル
キルビニルエ−テルのようなビニルエ−テル類 （６）アミノスチレン、ヒドロキシスチレンのようなス
チレン誘導体。

【００１８】Ｂ成分としてこれらの単量体は、１種また
は２種以上用いることができる。

【００１９】さらに、本発明で好ましく用いられる、Ｃ
成分の活性水素を有する官能基で変性されたポリジメチ
ルシロキサンは、本発明の樹脂シートに、ガス透過性を
付与するために用いられるものである。このような変性
ポリジメチルシロキサンとしては、例えば、下記の化合
物を挙げることができるが、本発明ではこれらに限定さ
れない。

【００２０】

【化１０】

【化１１】 本発明においては、Ａ成分、Ｂ成分およびＣ成分の配合
割合は、以下のようにすることが好ましい。すなわち、
Ａ成分中のイソシアナ−ト基の数：Ｂ成分中の活性水素
を有する官能基の数：Ｃ成分中の活性水素を有する官能
基の数＝３：２：１〜３：１：２とすることが好ましい
が、これに限定されない。

【００２１】さらに本発明で好ましく用いられる、Ｄ成
分の重合性の二重結合を有する疎水性単量体は、本発明
の樹脂シートに強度を与えるために用いられるものであ
って、以下のような化合物が挙げられる。

【００２２】（１）（メタ）アクリル酸のアルキルエス
テル、（メタ）アクリル酸メチル、メタクリル酸ｔｅｒ
ｔ−ブチルなど （２）（メタ）アクリル酸とフッ素含有アルキルアルコ
−ルとのエステル、例えば、トリフルオロエチルメタク
リレ−トなど （３）（メタ）アクリル酸の多環式エステルイソボニル
（メタ）アクリレート、アダマンタニル（メタ）アクリ
レ−トなど （４）（メタ）アクリル酸のフエニルエステル類、（メ
タ）アクリル酸フェニル、（メタ）アクリル酸ペンタク
ロロフェニル、（メタ）アクリル酸ペンタフルオロフェ
ニルなど （５）スチレンおよびその誘導体、スチレン、ジクロロ
スチレン、ペンタフルオロスチレン （６）不飽和ジ−またはトリカルボン酸のジ−またはト
リアルキルエステル、イタコン酸ジメチル、マレイン酸
ジメチルなど。

【００２３】本発明において、これらの重合性の二重結
合を有する疎水性単量体は１種または２種以上用いるこ
とができる。

【００２４】本発明で用いられる上述のＡ、Ｂ、および
Ｃ成分のマクロマー中における割合は、好ましくは、Ａ
成分が１〜４０重量％、Ｂ成分が１〜４０重量％、Ｃ成
分が２０〜９８重量％である。Ａ、Ｂ、およびＣの各成
分の割合は上述したように、活性水素を含有する官能基
やイソシアナート基の数の比で定められるので、用いら
れる各成分の重量は、それらの分子量によって異なって
くる。例えば、１分子中の官能基の数を一定にした場
合、Ａ成分の分子量が大きくなるほど、Ｂ成分とＣ成分
の重量％は小となり、逆にＡ成分の分子量が小さくなる
ほど、Ｂ、Ｃ成分の重量％は大となる。

【００２５】Ａ、Ｂ、Ｃ各成分の量はこのような関係に
あるが、マクロマー中におけるＣ成分は２０〜９８重量
％の範囲で好ましく用いることができる。２０％未満の
場合には、樹脂シートのガス透過性能が著しく減少し、
一方、９８重量％を超える場合には、樹脂シートの機械
的性能が大きく低下する傾向を示す。なお、Ｂ成分につ
いては、上述したように、Ａ、Ｂ、Ｃ各成分の官能基の
比から算出される量よりも多く用いることができる。

【００２６】また、Ｄ成分は、本発明の共重合体におい
て２０〜８０重量％の範囲内で好ましく用いることがで
きる。２０％未満の場合には、樹脂シートの機械的性質
が低下し、また、８０％を超えて使用した場合には、樹
脂シートのガス透過性能が低下する傾向を示す。

【００２７】本発明においては、さらに必要に応じて架
橋剤を用いることができる。架橋剤とは、分子内に重合
性の二重結合を２個以上有する単量体であって、その使
用量は、上記Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ成分の総量に対して、通常
２０重量％までである。

【００２８】架橋剤としては、通常の架橋重合体の製造
に用いられるものを使用することができる。その例を挙
げれば、次のようである。すなわち、エチレングリコー
ルジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ
（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メ
タ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）
アクリレート、ヘキサメチレンビスマレイミド、ジビニ
ルベンゼン、Ｎ，Ｎ´−メチレンビスアクリルアミド、
トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ト
リス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌル酸の（メ
タ）アクリル酸エステルなどのジ−またはトリビニル化
合物、ジアリルサクシネート、ジエチレングリコールビ
スアリルカーボネイト、トリアリルイソシアヌレートな
どのアリル化合物、アリル（メタ）アクリレートのよう
なアリルビニル化合物、ビニル（メタ）アクリレ−トな
どである。

【００２９】本発明においては、上記Ａ、Ｂ、Ｃの三成
分をあらかじめ反応させてマクロマーを合成しておき、
これとＤ成分とを共重合させることが好ましい。マクロ
マーを合成する場合には、Ａ成分中のイソシアナート基
の数：Ｂ成分中の活性水素を有する官能基の数：Ｃ成分
中の活性水素を有する官能基の数＝３：２：１とするこ
とが好ましい。これによりＣ成分の変性ポリジメチルシ
ロキサンの両末端ないしは各側鎖にそれぞれ、二個の重
合性二重結合を導入することができる。このマクロマー
を使用するときには、マクロマーおよびＤ成分に加えて
Ｂ成分を更に添加して共重合することも好ましく行われ
る。

【００３０】イソシアナ−トと活性水素を含有する官能
基との反応に当たっては、トリエチルアミンのような三
級アミンや、ナフテン酸コバルト、塩化第一スズ、テト
ラｎ−ブチルスズ、ジ−ｎ−ブチルスズジラウレート、
および塩化第二スズのような有機金属化合物を触媒とし
て用いることができる。

【００３１】また重合反応に当っては、重合開始剤を用
いることができる。通常の重合に用いられる重合開始剤
であれば、限定されないが、例えば、ベンゾイルパ−オ
キサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，４−ジ
クロルベンゾイルパーオキサイド、ｔｅｒｔ−ブチルハ
イドロパーオキサイド、アンモニウムパーサルフエ−ト
のような有機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、
アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル、アゾビスジメ
チルバレロニトリルなどのようなアゾ化合物などの重合
開始剤を用いることができる。

【００３２】本発明の共重合体は、これらの原料を混合
し、溶解して均一透明となった原液を所望の形状を有す
る空間中に仕込み、熱・光・放射線等の作用で反応せし
めて製造することができる。本発明の共重合体における
各構造単位の重合構造は、ブロックおよびランダムのい
ずれでもよい。また、本発明の共重合体は、シート状で
得ることができる。

【００３３】このようにして得られた本発明のガス透過
性シートは、酸素透過係数が少なくとも５×１０^-10ｍ
ｌ・ｃｍ／ｃｍ²・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ以上、好ましくは
１０×１０^-10ｍｌ・ｃｍ／ｃｍ²・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ以
上、また、ショアーＤ硬度が少なくとも２０以上の樹脂
シートであり、ガス透過性および光透過性がよく、硬い
ことが求められる細胞の培養時のシート等に有効に役立
てることが可能である。

【００３４】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらにより何等制限されるものではな
い。なお、本発明では、酸素透過係数およびショアーＤ
硬度は、次のようにして決定または測定される。

【００３５】［酸素透過係数］ ：フィルムに一定の酸
素圧をかけ、フィルムを通過した酸素量を測定する等圧
法により求める。

【００３６】［ショアーＤ硬度］：「ＪＩＳ Ｚ２２４
６ショア硬さ」記載の測定方法に基づいて測定する。

【００３７】［実施例１〜４］撹拌装置、温度計、還流
冷却器および窒素ガス導入口を備えた四つ口フラスコ中
に、２，６−ジイソシアナ−トカプロン酸−β−イソシ
アナ−トエチルエステル５３．４部、２−ヒドロキシエ
チルメタクリレート５２部、ジ−ｎ−ブチルスズジラウ
レート０．０１部を仕込み、赤外線吸収スペクトルで水
酸基の吸収が消失するまで、５０℃、窒素雰囲気下で撹
拌した。

【００３８】次に、次式（Ａ）

【化１２】 で示される平均分子量９４６を有する両末端アルコール
変性ポリジメチルシロキサン９４．６部を、上記四つ口
フラスコ中に添加し、赤外線吸収スペクトルのイソシア
ナート基の吸収が消失するまで、５０℃、窒素雰囲気下
で撹拌し、両末端に各二個の二重結合を有するシロキサ
ンマクロマ−を得た。

【００３９】このシロキサンマクロマーを小わけし、マ
クロマー各１０部に対して、メチルメタクリレート、ト
リフルオロエチルメタクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルメ
タクリレート、イソボルニルメタクリレートをそれぞれ
３部ずつ添加すると共に、トリメチロールプロパントリ
メタクリレート０．０５５部、およびアゾビスジメチル
バレロニトリル０．００４部を各組成に対して添加し
た。各組成物を混合、溶解して均一、透明な原液を得
た。

【００４０】次に、各原液を、塩化ビニルフィルムをコ
ートしたガラス製ガスケットにそれぞれ入れ、窒素雰囲
気とした後密栓し、まず、恒温水槽中で４０℃、４時
間、５０℃、２４時間、６０℃、１６時間、７０℃、４
時間、９０℃、２時間の条件で反応を行なった。更に、
循環乾燥機中で１３０℃、３時間加熱を行ない、透明な
シ−ト状の共重合体を得た。

【００４１】得られた共重合体シートの性質を表１に示
す。いずれも、ガスを透過し、硬度も大きく機械的特性
も優れていた。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【発明の効果】本発明により、ガス透過性と光透過性が
よく、かつ、硬度、強度等の機械的特性に優れたガス透
過性シートを得ることができる。このガス透過性シート
は、細胞の培養等に有効に役立てることができる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸素透過係数が少なくとも５×１０^-10
   ｍｌ・ｃｍ／ｃｍ²・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ、ショアーＤ硬
   度が少なくとも２０であることを特徴とするガス透過性
   シート。
2. 【請求項２】 前記ガス透過性シートが、細胞の培養に
   使用されるものであることを特徴とする請求項１記載の
   ガス透過性シート。
3. 【請求項３】 前記ガス透過性シートが、下記Ａ、Ｂお
   よびＣ成分の反応により得られるマクロマーと下記Ｄ成
   分との共重合体からなることを特徴とする請求項１また
   は２記載のガス透過性シート。 Ａ．三官能イソシアナート、 Ｂ．重合性の二重結合と活性水素とを有する単量体、 Ｃ．下記一般式(1) 【化１】 または下記一般式(2) 【化２】 ［式中、ｌ、ｍは０〜２００の整数、ｎは１〜２００の
   整数、Ｒは−（ＣＨ₂）_P ＯＨ、−（ＣＨ₂）_P ＮＨ_{2 、}−
   （ＣＨ₂ ）_P ＳＨ、−（ＣＨ₂ ）_P −ＣＯＯＨ、−（Ｃ
   Ｈ₂ ）_s Ｏ−（ＣＨ₂ ＣＨ₂ Ｏ）_t −Ｈ、または下記一
   般式(3) 【化３】 （ただし、ｐは１〜３０の整数、ｑ，ｒは０〜３０の整
   数、ｓは１〜２５の整数、ｔは０〜３０の整数）］で表
   される活性水素を有する官能基で変性されたポリジメチ
   ルシロキサン、 Ｄ．重合性の二重結合を有する疎水性単量体。
4. 【請求項４】 前記マクロマーにおける該Ａ、Ｂおよび
   Ｃ成分の反応割合が、それぞれＡ：１〜４０重量％、
   Ｂ：１〜４０重量％、Ｃ：２０〜９８重量％であること
   を特徴とする請求項３記載のガス透過性シート。
5. 【請求項５】 前記共重合体における該Ｄ成分の割合が
   ２０〜８０重量％であることを特徴とする請求項３記載
   のガス透過性シート。